工程材料习题kaoshi.docx
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工程材料习题kaoshi
思考题及习题
一、解释名词
晶体、晶格、晶胞、固溶体、过冷度、细晶强化、加工硬化、再结晶、组元、相、组织、固溶强化、弥散强化、铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体、马氏体、共析转变、共晶转变、淬透性、淬硬性、正火、退火、淬火、回火、渗碳,表面淬火。
二、填空题
?
1.滑移的本质是(晶体间出现错位)。
2.常见金属的晶体结构有()、()与()。
3.晶体缺陷主要可分为(),()和面缺陷三类。
4.面缺陷主要指的是(晶界)和(亚晶界)。
5.最常见的线缺陷有(位错)和()。
6.细化晶粒的主要方法有(增加过冷度)和(变质处理)。
7.纯铁在1200℃时晶体结构为(面心立方体),在800℃时晶体结构为(体心立方体)。
8.金属的结晶过程是(形骸)与(长大)的过程。
?
9.在工业生产中,金属的晶粒形状大都呈()状。
?
10.晶粒的大小取决于(冷却)速率与()速率。
?
11.钨在1000℃变形加工属于(冷)加工,锡在室温下变形加工属于(热)加工。
(钨的熔点3410℃、锡的熔点232℃)。
12.随着冷变形程度的增加,金属材料的强度、硬度(增加),塑性、韧性(降低)。
13.根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同,可将固溶体分为(置换)和(间隙)。
?
14.固态合金的基本相结构有()和()两种类型。
15.工业金属材料大多是由两相组成,为获得良好的综合力学性能;其中用(Fe)作为基体,以获得();用(c)作为强化相,以获得()。
16.珠光体是(F)和(渗碳体)混合在一起形成的机械混合物。
17.碳溶解在(a-F)中所形成的(间隙固溶体)称为铁素体。
18.在Fe-Fe3C相图中,共晶点的含碳量为(4.3),共析点的含碳量为(0.77),共晶转变温度是(1148),共析转变温度是(727),共晶转变所得的组织是(来死体),共析转变所得的组织是(珠光体)。
19.低温莱氏体是(p)和(Fe3C)组成的机械混合物。
20.高温莱氏体是(A)和(Fe3C)组成的机械混合物。
21.碳在奥氏体中的溶解度随温度而变化,在1148℃时溶解度为(2.11)%,在727℃时达(0.77)%。
22.奥氏体和渗碳体组成的共晶组织称为(高温莱氏体),其含碳量为(4.3)%,当温度低于727℃,转变为珠光体加渗碳体,又称为(低温莱氏体)。
23.钢中的五大元素是__c______si_______mn____p______s____。
24.马氏体的转变温度范围是(230--50),马氏体的显微组织与含碳量有关,含碳量高的马氏体呈
(针状)状,含碳量低的马氏体呈(板条状)状。
25.在过冷奥氏体等温转变产物中,珠光体、屈氏体和索氏体的主要相同点是(片状F和FE3C的混合物),不同点是(片状大小不同)。
26.常用淬火冷却介质有(油)、(水)、(盐水)和(碱水)。
?
27.共析钢的等温转变曲线中,高温转变温度在(A1-550),转变产物为(P)、(S)
和(T);中温转变温度为(550-230),转变产物为(上贝氏体)和(下贝氏体);低温转变温度为(230--50),转变产物为(M)和(参与奥氏体)。
28.球化退火的主要目的是(降低硬度,改善切削性能),它主要适用于(过共析、工具钢、轴承钢)钢。
29.亚共析钢的正常淬火温度范围是(AC3+30-50),共析钢的正常淬火温度范围是(AC1+30-50),过共析钢的正常淬火温度范围是(AC1+30-50)。
30.按温度划分,淬火钢的回火可分为(高温)、(中温)和(低温)三种。
31.淬火钢低温回火后组织为(M回150-250),性能(提高韧性,保持战火的高硬度和耐漠形),适应于(高碳工具钢、冷模具、量具、轴承、)。
32.淬火钢中温回火后组织为(T回350-450),性能(得到高屈服极限和高弹性极限),适应于(弹簧)。
33.淬火钢高温回火后组织为(S回450-650),性能(高强度、高塑性、高韧性),适应于(连杆、螺栓、轴类)。
34.按钢中合金元素含量,可将合金钢分为(合金结构钢)、(合金工具钢)和(特殊钢)几类。
35.合金钢中常用来提高淬透性的合金元素有(Cr、Ni、Mn、B、Si)五种,其中作用最大的是(Cr)。
36.20是(渗碳钢)钢,可制造(齿轮)。
37.9SiCr是(低合金磨具钢)钢,可制造(低速刃具)。
?
38.5CrMnMo是(热锻魔钢)钢,可制造(热锻莫)。
39.Cr12MoV是(冷作模具钢)钢,可制造(冷冲模)。
40.T12是(碳素工具钢)钢,可制造(锉刀)。
41.16Mn是(低合金高强度钢)钢,可制造(车辆、船舶)。
42.40Cr是(调质钢)钢,可制造(轴、齿轮)。
43.60Si2Mn是(弹簧)钢。
44.GCr15是(滚动轴承钢)钢,1Cr17是(不锈钢)。
45.lCr13是(不锈钢)钢,可制造(钢管)。
46.20CrMnTi是(渗碳钢)钢,Cr、Mn的主要作用是(提高站偷心,强化F),Ti的主要作用是(防止渗碳过热、细化晶粒),热处理工艺是(渗碳+战火、低温回火)。
47.W18Cr4V是(高速钢)钢,可制造(高速刃具)。
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48.OCr18Ni9Ti是(不锈钢)钢,Cr、Ni和Ti的作用分别是()、()和()。
三、选择题
1、纯铁在固态的不同温度,会有不同的晶格类型,属于面心立方晶格类型的组织称(b);
(A)δ
(B)
(C)
2、铁碳合金下列三种组织的金相各不相同,其中基体属于面心立方晶格类型的是(c)
(A)Fe3c体(B)F体(C)A体
3、铁碳合金的下列三种组织中,属于机械混合物组织的是(a)
(A)P体(B)A体(C)Fe3c体
4、铁碳合金的下列三种组织中,属于固溶体组织的是(c)
(A)Fe3c体(B)M体(C)Ld体
5、下列三种情况,发生相变的应是(c)
(A)晶粒由细变粗(B)冷变形金属加热时产生再结晶(C)共析反应由A体变为P体
6、下列铸件,晶粒细小的应选择()
(A)金属模薄片(B)砂模厚片(C)不加变质剂结晶的
7、下列三种成份的铁碳合金,做弹簧应选择(c)
(A)
c<0.25%(B)0.25%<
c<0.60%(C)
c>0.60%
8、下列三种铁碳合金中属于优质碳素结构钢的应是(a)
(A)
235--A(B)45(C)T8
9、下列三种钢中,属于轴承钢的应是(c)
(A)6oSi2Mn(B)5CrMnMo(C)GCr15
10、下列三种钢中,属于不锈钢的应是(a)
(A)1Cr18Ni9Ti(B)W18Cr4V(C)5CrMnMo
11、碳以片状石墨形态存在的铸铁称(a);
(A)白口铸铁(B)灰口铸铁(C)球墨铸铁
12、A体钢在水中淬火时,表面快速冷却转变为M体,而心部是(c);
(A)过冷A体(B)A体(C)A'体
13、(a)是纯铜;
(A)紫铜(B)黄铜(C)青铜
14、下列三种非金属材料中,属于高分子工程塑料的是()
(A)有机玻璃(B)水玻璃(C)玻璃钢
15、潮湿的空气中,钢表面生锈。
这种现象属于()
(A)化学腐蚀(B)电化学腐蚀(C)其它腐蚀
16、合金的结晶通常在()进行;
(A)某一恒温下(B)某一温度范围内(C)凝固点以上温度
17、共析钢室温组织的组成物是(c)
(A)F+P(B)P+Fe3cⅡ(C)P
18、共析钢室温时相的组成物是(b)
(A)F+P(B)F+Fe3c(C)P+Fe3c
19、钢中有害杂质元素主要是(c)
(A)合金元素Me(B)Si、Mn(C)S、P
20、铸造生产中常用原砂、粘土、煤粉作为()的原料;
(A)型砂(B)冲天炉(C)芯箱
21、以下几种硬度技术条件的标注方法,正确的标注是()
(A)200——230HBS(B)HBW450——650(C)HRC=50——60kgf/mm2
22、()晶粒越细小。
(A)加热温度越高(B)过冷度越大(C)加入变质剂越少
1、纯铁在固态的不同温度,会有不同的晶格类型,属于面心立方晶格类型的组织称(b);
(A)δ
(B)
(C)
2、铁碳合金下列三种组织的金相各不相同,其中基体属于面心立方晶格类型的是(c)
(A)Fe3c体(B)F体(C)A体
3、铁碳合金的下列三种组织中,属于机械混合物组织的是(a)
(A)P体(B)A体(C)Fe3c体
4、铁碳合金的下列三种组织中,属于固溶体组织的是(b)
(A)Fe3c体(B)M体(C)Ld体
5、下列三种情况,发生相变的应是(c)
(A)晶粒由细变粗(B)冷变形金属加热时产生再结晶(C)共析反应由A体变为P体
6、下列铸件,晶粒细小的应选择()
(A)金属模薄片(B)砂模厚片(C)不加变质剂结晶的
7、下列三种成份的铁碳合金,做弹簧应选择()
(A)
c<0.25%(B)0.25%<
c<0.60%(C)
c>0.60%
8、下列三种铁碳合金中属于优质碳素结构钢的应是()
(A)
235--A(B)45(C)T8
9、下列三种钢中,属于轴承钢的应是()
(A)6oSi2Mn(B)5CrMnMo(C)GCr15
10、下列三种钢中,属于不锈钢的应是()
(A)1Cr18Ni9Ti(B)W18Cr4V(C)5CrMnMo
11、碳以片状石墨形态存在的铸铁称();
(A)白口铸铁(B)灰口铸铁(C)球墨铸铁
12、A体钢在水中淬火时,表面快速冷却转变为M体,而心部是();
(A)过冷A体(B)A体(C)A'体
13、()是纯铜;
(A)紫铜(B)黄铜(C)青铜
14、下列三种非金属材料中,属于高分子工程塑料的是()
(A)有机玻璃(B)水玻璃(C)玻璃钢
15、潮湿的空气中,钢表面生锈。
这种现象属于()
(A)化学腐蚀(B)电化学腐蚀(C)其它腐蚀
16、合金的结晶通常在()进行;
(A)某一恒温下(B)某一温度范围内(C)凝固点以上温度
17、共析钢室温组织的组成物是()
(A)F+P(B)P+Fe3cⅡ(C)P
18、共析钢室温时相的组成物是()
(A)F+P(B)F+Fe3c(C)P+Fe3c
19、钢中有害杂质元素主要是()
(A)合金元素Me(B)Si、Mn(C)S、P
20、铸造生产中常用原砂、粘土、煤粉作为()的原料;
(A)型砂(B)冲天炉(C)芯箱
21、以下几种硬度技术条件的标注方法,正确的标注是()
(A)200——230HBS(B)HBW450——650(C)HRC=50——60kgf/mm2
22、()晶粒越细小。
(A)加热温度越高(B)过冷度越大(C)加入变质剂越少
四、综合分析题
1.晶粒大小对金属材料的性能有什么影响?
常用细化晶粒的方法有哪些?
为什么这些方法能够使晶粒细化?
晶粒越细,晶界总面积越大,位错障碍越多;需要协调的具有不同位向的晶粒越多,使得金属塑性变形的抗力越高。
多晶体的滑移必须克服较大的阻力,因而使多晶体材料的强度增高。
晶粒越细,单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多,变形越均匀,在断裂前将发生较大塑性变形,塑性增加,同时在断裂前消耗的功大,因而韧性也好。
●细晶强化:
通过细化晶粒来提高强度、硬度和塑性、韧性的方法。
增加过冷度;②变质处理;③机械振动、搅拌
2.为什么单晶体具有各向异性,而多晶体没有各向异性?
多晶由很多单晶构成,而且自然徘布无规律,所以各项异性相当于存在于各个方向,也就是没有各项异性了。
3.如果其它条件相同,试比较在下列铸造条件下铸件晶粒的大小:
(1)金属模浇注与砂模浇注;
(2)变质处理与不变质处理;
(3)铸成薄件与铸成厚件;
(4)浇注时采用震动与不采用震动。
4.什么是固溶强化(这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的xianxiang?
造成固溶强化的原因是什么?
5.在Cu–Ni系二元合金相图中,三种不同含Ni量的合金在某一温度下都具有液、固两相,此时三者各自的液、固相相对含量及相浓度是否相同,为什么?
6.图1为Pb-Sn二元合金相图。
说明28%Sn的Pb-Sn合金在下列各温度时,组织中有哪些相?
并求出相的相对量。
(1)高于300℃;
(2)刚冷到183℃,共晶转变尚未开始;
(3)在183℃共晶转变完毕;
(4)冷却到室温
200
0
100
300
T℃
20
40
60
80
Sn
Pb
α
β
L
18.5
183℃
61.9
96
Sn%→
图1
7.默绘Fe-Fe3C相图,并填出各区的相与组织,标明重要的点、线、成份及温度。
8.分析wC=0.2%的铁碳合金从液态缓冷到室温时的结晶过程和室温组织,并计算室温下相组成物和组织组成物的相对含量。
9.分析wC=0.77%的铁碳合金从液态缓冷到室温时的结晶过程和室温组织,并计算室温下相组成物和组织组成物的相对含量。
10.分析wC=1.0%的铁碳合金从液态缓冷到室温时的结晶过程和室温组织,并计算室温下相组成物和组织组成物的相对含量。
11.含碳量分别为0.2%、0.40%、0.80%和1.30%的碳钢,自液态缓冷至室温后所得的组织有何不同?
试定性地比较这四种钢的σb和HB。
12.为什么过共析钢必须采用球化退火而不能采用完全退火?
过共析钢采用完全退火,容易晶粒粗大。
球化退火晶粒不易长大,机械加工性能好,书上一般有介绍。
13.正火和退火的主要区别是什么l冷却速度快?
当欲改善钢的切削加工性时,根据钢的含碳量什么原则选择热处理工艺?
14.用45钢制造轴,其加工工艺的路线为:
下料——锻造——退火——粗加工——调质处理
试问:
(1)退火作用及工艺操作。
(2)调质处理的作用及工艺操作。
15.共析钢加热到相变点以上,用图2的冷却曲线冷却,各应得到什么组织?
各属于何种热处理方法?
图2
16.由于保管员失职,不慎将45钢和T8钢混同当45钢发出,制成一批重要紧固螺钉,螺钉头部需经淬火回火处理,以得HRC50-54。
问这批螺钉在使用过程中将可能产生什么后果?
试从热处理工艺方面分析原因。
17.分析45钢得到下列组织的热处理工艺。
(1)粗片状珠光体+铁素体;
(2)细片状珠光体+少量铁素体;
(3)细小的粒状索氏体;
(4)表面是回火马氏体,心部是回火索氏体。
18..某汽车变速箱齿轮,要求σb≥1080MPa,aKU2≥55J,齿面硬度≥HRC58,试选一材料,
制定最终热处理工艺,指出最终组织。
(待选材料:
20CrMnTi、T10、40Cr、GCr15、
Q235)
19.根据下列零件的性能要求及技术条件,试设计加工工艺过程,给出各热处理的加热温度,并指出其在使用状态下的显微组织。
(1)用45钢制作的某机床主轴,要求该轴有良好的综合机械性能,其轴颈部分和轴承接触要求耐磨(52~56HRC)。
(2)用20CrMnTi制作的汽车传动齿轮,要求表面高硬度、高耐磨性,(58~63HRC)。
20、T8钢件(φ12mm×100mm)整体加热至800℃保温后,将A段入水淬冷,B段空冷,分析处理后工件的显微组织;若该工件A段加热至800℃保温,B段不加热,然后整体水冷,分析各段的组织变化?
21.欲做下列零件:
小弹簧、螺钉、手锯条、齿轮,试为其各选一材料(待选材料:
Q195、45、65Mn、T10)。
22.指出下列工件的淬火及回火温度,并说出回火后获得的组织。
(1)45钢小轴(要求综合机械性能好);
(2)60钢弹簧;
(3)T12钢锉刀。
23.判断下列钢号的钢种、成分、常用的热处理方法及使用状态下的显微组织:
Q235、T8、16Mn、20Cr、40Cr、20CrMnTi、4Cr13、GCr15、9CrSi、60Si2Mn、Cr12MoV、W6Mo5Cr4V2、3Cr2W8V、5CrMnMo、1Cr18Ni9Ti。
24.试为下列工具选材。
(1)手用锯条;
(2)板牙;(3)高速车刀。
备选材料:
T12、40Cr、9SiCr、65Mn、W18Cr4V、GCr15、Cr12MoV。
25.有Q235AF、65、20CrMnTi、60Si2Mn、T12等钢材,请选择一种钢材制作汽车变速箱齿轮(高速重载受冲击),并设计热处理工序,说明各热处理工序的作用并画出工艺曲线,指出使用状态组织。
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